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1、1微型开沟机的设计学 生：易 彬指导老师：汤楚宙(湖南农业大学工学院，长沙 410128)摘 要：本文分析比较了国内外开沟机械的工作方法和原理，结合我国现有的开沟方式及现有小型旋耕机大量使用的现状，比较了前置和后置式开沟方式设计圆盘式开沟部件，试设计一款微型开沟机。以蓝天 1dn-4 底盘为基础，后挂开沟机构。开沟机构动力与采用牙嵌式离合器进行传递，从而工作机构和行走机构相互独立，不相干涉。开沟刀盘动力采用链传动，结构简单、轻巧，运行灵活。采用上抛，并设置挡土板，从而达到覆土要求，开沟刀盘后接开沟铲，达到了沟底平整的要求，设置弧形挡板，满足了操作安全性及碎土系数需要，安装升降可调尾轮装置，提高
2、了操作舒适度和操作的方便性。在理论研究的基础上，设计出开沟部件，并对开沟刀盘进行受力分析， 对刀辊轴进行校核。关键词：开沟；刀盘；抛土；Design of the Micro Ditching machine Student:Yi bin Tutor:Tangchuzhou (Engineering college, Hunan Agricultural University, Changsha 410128,China)Abstract：The working methods and principles of the ditching machine coming form home an
3、d abroad are analyzed and compared in this paper. By combining the present ditching mode in the advantages and disadvantages and the post-position that ditching mechine being used. by comparing the front -set and back- set ditching part, Finally,try to design a mini ditching machine.On the base of t
4、he Lantian 1dn-4 micro rotary cultivator ,set a ditching part on the back,the working part and the moving part are independence corse of the power of the rotary cultivator transfer from the stuck clutch.The cutter head drived by the chain wheel.the structure of integel setting are simply and smartly
5、.To fit the need of the palling earth,we adopt the up casting method and set a 2poiling board on the above,set a ditching scroop on the back of the poiling board, unevenness of the channel bottom is also eliminated. Setting is baffle to satisfy the need of operation security and the coefficient of t
6、he broken soil. The adjustable trail wheel is fixed to increase the comfortable and operation simplicity.Based on theoretic research, rotary-ditch machine is produced and orthogonal test is carried out in this working.Keywords： Ditching；Cutterhead；Soil casting1 前言近年来，随着农业产业结构的调整和国家对三农问题的关注，以及对农业投入力度
7、的加大，农民种植经济作物的积极性明显增加。当前人们生活水平的提高，大中城市对新鲜瓜果蔬菜的需要量越来越大，种植面积也在日益增加。在果蔬的种植管理中，经常需要在地中间开挖排灌沟、施肥沟，并且需要不断地改变沟渠的位置，以利于果树、蔬菜的正常生长，单从种植管理的角度来说，对沟壁、沟型并没有过分特殊的要求，只希望沟中的水能流通、肥料能保证供应、果蔬的根部不被水泡烂、不缺肥即可。但从世界范围内有限的土地资源不断减少，节约用地的角度来说，却希望沟壁尽可能陡直。本文以蓝天 1 DN-4 型微耕机底盘为基础，设计一种微型开沟机，以适应南方地块小，机械化作业普及率不高的实际情况。目前全世界范围内耕作制度发展上存
8、在两个明显的趋势：一是种植制度上熟制由少到多；二是在耕作次数上由多到少。这是因为人口的增加，土地的减少，对粮食及饲料的需求不断增加，迫使人们提高单产而积极发展多熟制；另一方面为减少能源消耗，保持水土，降低成本，则寻求新的耕法代替传统耕法，即推广少耕和免耕。随着科技的发展，机械化栽培方式正在逐步代替手工劳作，极大地降低了劳动强度，但是机械化作业中由于机器在田间的多次碾压，土壤被压实而板结。大量试验研究表明 2-4：采用保护性耕作对实现农业可持续发展，改善土壤的固、液、气三相比例，从而达到增产增收的目的具有重要的意义。2 内外研究现状开沟机主要有两种：第一种为开种沟而设计的开沟器，开沟器为小型从动
9、部件，靠牵引作用力而开出适合种子发育的种床，沟形表现为小、窄、浅等特点，开沟器常作为播种机一附属部件而挂靠其上；第二种为开排水沟或其它用途的开沟机，开沟机相对较大型，一般以主动型部件为主，消耗功率大，体积大，沟深且宽 5。32.1 国外开沟机旋转开沟机是六十年代出现的一种连续挖土机械 6，适宜开挖梯形截面的农用沟渠。由于其牵引力小、能均匀散开沟内土壤，工作效率高，因而得到迅速发展和广泛应用。在国外主要以大型开沟机为主，苏联、意大利、法国、日本等国都有不同型号的系列产品，从结构特点和使用性能两方面来看，目前基本上以苏联和意大利为代表的两大类型。苏联从 1975 年开始推出一系列的旋转开沟机产品：
10、TP-171A 全液压铣切式开沟机、MK-47 犁刀-铣切式开沟机。意大利主要生产 DARL 系列的单圆盘开沟机心及 DBR 系列的双圆盘开沟机。两大类型的开沟机主要区别在于：前者是开挖大型沟渠的大型机械，且能一次性成沟，所采用的是切抛分开型的刀齿；后者是临时性的小沟渠，采用的是切抛合一型的刀齿 7-11。国外开沟机的代表机型有：切削链式开沟机、螺旋助推式开沟机、侧置式公路开沟机、圆盘旋转式开沟机，主要特点是以大功率，重机型为主，功耗大，体积也大。2.2 国内开沟机我国开沟机的种类很多，60 年代开始从国外引进，从七十年代开始正式研制旋转开沟机，通过自身研究和借鉴国外的经验，目前逐步形成了适合
11、我国国情的开沟机系列，到现在已经有几十种型号。其主要型式有四种：（1）铧式犁开沟机铧式犁开沟机属于从动型工作部件，利用“刨削”原理，沿直线运动对土壤进行刨削。加工过程相对铧式犁切削速度要大。铧式犁型开沟机主要应用于蔬菜的栽种和植树造林等，我国主要有 KGTP 和京 HK-14 两种类型，KGTP 工作原理；随着机组前进，犁尖入土，开轴的土沿着犁体上升。冀板将土推向两面三刀侧、冀尾板将沟壁压紧，形成梯形断面的沟渠，达到列沟培土的目的。京 HK-14 开沟机在工作时，前面的犁铧起土，分土板片土扣翻到两面三刀侧，形成农艺要求的一种沟型 12。该机型入土阻力小，质量轻，工作性能好，可以开出成型沟，但沟
12、型断面不平整。（2）链齿式开沟机1992 年，江西省农机研究所和江西农业大学针对果园开沟，设计了与丰收 180GV拖拉机配套的 1K-30 型链齿式开沟机 13，开沟机通过链条上的刀齿逆向切削土壤，切削垡片由链齿出沟面，再由双向搅龙输送到沟两测，完成开沟作业。1K-30 型链式开沟机主要特点；开沟理管时，沟形一次成型，种植山药可不开沟只松土，刮土板改变刀齿排列，达到深松土 60100cm，可节省大量人力。配套拖拉4机功率 1737kw,开沟深度 600mm、1000mm、1500mm，开沟宽度140mm、160mm、200mm、300mm，工作速度 200600m/h。（3）螺旋式开沟机200
13、0 年东北农业大学针对了泥炭（沼泽地的产物）的开采而设计了一种 1KL-100型立式螺旋式开沟机 14，其工作部件采用锥螺旋式搅龙切抛土，可开挖出较大型梯形沟渠。在立式开沟机的思路上，2001 年昆明市农业机械研究所又研制出 1KS-22 型双轴立式旋转开沟机。采用双轴结构，两套旋转方向相反的刀轴同时切抛上下沟土，能开出小型矩形沟渠。（4）圆盘式开沟机圆盘式开沟机属旋转式开沟机，将开沟部件做成圆盘式结构，利用动力输出轴带动刀盘旋转切削土壤，我国从七十年代开始正式研制，通过自身研究和借鉴国外的经验，目前逐步形成了适合我国国情的开沟机系列 15。定型为东方红-75 拖拉机配套的1KD-100 单圆
14、盘旋转开沟机和 1KD-100 双圆盘旋转开沟机，为铁牛-55 拖拉机配套了1K-80 双圆盘旋转开沟机。结合我国国情出发的：即要求重量轻，结构简单，又要求能耗小，生产率高。到 80 年代，圆盘式开沟机又生产出一系列产品：1KSQ-35 型（配套 8.8 千瓦拖拉机） 、1K-0 型、1K-35-1A 型、1K-35 型、1KH-35 型等 16。3 课题的研究意义：我国是一个典型的农业大国，作物种植面积非常大，同时我国也是一个人口大国，对食品的需求量也非常的大，随着国家工业化进程，从农田中解放出更多的生产力，提高生产效率，我国的农业机械也在国家的扶持和工程师的研究中飞速发展，开沟作为农田作业
15、的一个环节，在作物生长过程中的影响甚大，与此同时，其工作量大，人工开沟耗时耗力。所以，开发出一种开沟机械，就能极大的解决这个问题。本文就南方地块小，一般开沟机机型过长，不能灵活运行的情况，拟开发出一款微型开沟机，解决在小型田地作业的需要。 油菜、棉花等作物是直根系忌湿作物，土壤水分适宜与否，对其生长发育影响甚大，水分过多会造成缺氧，直接引起植株生理代谢过程变化，针对油菜、棉花等作物生长特性，一般要求如下：1、开沟要及时，以便抗旱排涝；2、沟深、沟宽要符合要求并均匀一致；3、抛土要均习。开沟过程中能将泥土均匀抛向沟的两边，对种子的覆盖率能达 90%以上；4、沟要直以利于排灌；5、沟底、沟壁要光滑
16、。目前，南方各水稻主产区大都以两季连作，10 月份晚稻收获后的田块留待第二年开春后翻耕种植早稻。在过冬的近 5 个月时间恰好是冬油菜的全生育期，但由于油菜5的种植工序较多，尤其手工开沟劳动强度大，劳动力投入多，许多农民想尽量扩大种植冬油菜面积却又因劳动力不足而耽误了，加上近些年来，大部分农村青年都外出打工，人力不足最终导致油菜种植面积还相对减少，经济效益低，导致目前有限的耕地未能得到充分、合理利用。为了充分、合理利用南方土地资源，加快种植业向农机械化、产业化方向发展，因此设计一种开沟性能好且经济实用的开沟机械，解决农民当前开沟难的问题，提高种植效率和劳动生产率，快速实现油菜种植机械化，具有重要意义。4 总体结构及工作原理4.1 设计思路在蓝天 1 DN-4 型多功能农用微型耕作机上设计一种后置开沟机，利用微型耕作机的动力带动整个开沟部件的运转，开沟的刀盘采用左右两块，在刀盘上焊接刀座，用螺栓将刀座和旋耕刀联接起来；通过螺栓将刀盘与刀轴联接起来，使刀盘旋转，进行开沟工作，刀盘的具体
